Hreint koparduft, aðallega samsett úr kopar, er málmþáttur. Kopar er mjúkur málmur. Þegar yfirborðið er rétt skorið er það rautt appelsínugult með málmgljáa og einfalda efnið er fjólublárrauður. Það hefur góða sveigjanleika, mikla hitaleiðni og leiðni, svo það er algengasta efnið í snúrum og raf- og rafeindahlutum. Það er einnig hægt að nota sem byggingarefni og getur myndað margs konar málmblöndur. Koparblendi hafa framúrskarandi vélræna eiginleika og lágt viðnám, þar á meðal eru brons og kopar mikilvægust. Að auki er kopar einnig varanlegur málmur, sem hægt er að endurvinna oft án þess að skemma vélræna eiginleika hans. Hann er málmur sem ekki er-járn sem á mjög náið samband við manneskjur. Það er mikið notað í rafmagns-, léttum iðnaði, vélaframleiðslu, byggingariðnaði, landvarnariðnaði og öðrum sviðum. Það er í öðru sæti á eftir áli í neyslu á járni en{10}}efni í Kína.
|
Efnaformúla |
Cu |
|
Nákvæm messa |
64 |
|
Mólþyngd |
64 |
|
m/z |
63 (100.0%), 65 (44.6%) |
|
Frumefnagreining |
Cu, 100,00 |
Efnafræðilegir eiginleikar kopar:
1. Viðbrögð við súrefni: kopar er óvirkur þungmálmur, sem tengist ekki súrefni í þurru lofti við stofuhita. Þegar það er hitað getur það framleitt svart koparoxíð:
Ef það heldur áfram að brenna við mjög hátt hitastig myndast rautt Cu2O:
2. Viðbrögð við lofti (hvarf við O2, H2O, CO2): eftir að hafa verið í snertingu við rakt loft í langan tíma mun lag af kopargrænu (grunn koparkarbónati) hægt og rólega myndast á koparyfirborðinu. Kopargrænn getur komið í veg fyrir frekari tæringu málms og samsetning þess er breytileg.
3. Viðbrögð við halógen:Hreint koparduftgeta sameinast klór við íkveikjuskilyrði.
4. Viðbrögð við brennisteini: þegar það er hitað er kopar beint saman við brennisteinn til að mynda kúprósúlfíð (Cu2S):
5. Viðbrögð við járnklóríðlausn: í rafeindaiðnaði er FeCl3 lausn almennt notuð til að etsa kopar til að framleiða prentaðar hringrásir. Jafna:
6. Viðbrögð við sýru: viðbrögð við lofti og þynntri sýru. Í hugsanlegri röð (málmvirkniröð) eru koparhópar á bak við vetni, þannig að þeir geta ekki komið í stað vetnis í þynntri sýru. Hins vegar, í nærveru lofts, er hægt að oxa kopar í koparoxíð fyrst, hvarfast síðan við sýru og leysist síðan hægt upp í þessum þynntu sýrum. Sjá eftirfarandi jöfnu:
7. Hvarfast við oxandi sýrur: kopar verður oxað og leyst upp með oxandi sýrum eins og saltpéturssýru og óblandaðri brennisteinssýru (þarf að hita upp):
8. Hvati: kopar getur virkað sem hvati fyrir sum lífræn viðbrögð, svo sem hvataoxun alkóhóls:
Y-geislaaðferð: Tvímálmsalt er minnkað í málmagna undir y-geisla. Y-geisli gerir lausnina til að mynda uppleystar rafeindir, sem geta dregið úr málmjónum án afoxunarefnis, dregið úr gildi þeirra og myndað málmagna með kjarnamyndun og vexti. Kostir: það er auðvelt að starfa við venjulegt hitastig og þrýsting og kornastærðin er vernduð á sama tíma við agnamyndun, sem getur komið í veg fyrir agnaþéttingu og hægt er að framleiða í stórum stíl
Rafgreiningaraðferð: raflausnin sem notuð er við framleiðslu kopardufts er CuSO með viðeigandi magni af H, svo og. Lausn, rafskautið er hreint málm koparplata, og bakskautyfirborðið er títan ál. Þegar straumnum er beitt færist cu2+ til bakskautsins og minnkar og sest á yfirborð þess. Ultrasonic titringur og kavitation gerir það að verkum að afhentur málmur kopar fellur fljótt af og stöðvast í raflausninni með litlum ögnum, sem getur í raun komið í veg fyrir uppsöfnun og vöxt agna. Tæknilega ferlið við að útbúa koparduft með rafgreiningu er: rafgreining - > skafa - > síun → safna kopardufti → þvottur → andoxunarmeðferð → þvottur - > bakstur - > vetnisminnkun - > mylja - > skimun. Þættirnir sem verða að hafa áhrif á rafgreiningarferlið eru jónir og jónastyrkur, straumþéttleiki, aukefni, duftskrapunarlota, hitastig raflausna osfrv.
Hreint koparduft, sem einn af elstu málmunum sem menn nota, hefur alltaf haft miðlæga stöðu í ferli mannlegrar siðmenningar vegna framúrskarandi leiðni, hitaleiðni, sveigjanleika og tæringarþols. Frá pýramídum fornegypskra faraóa til nákvæmni íhluta nútíma geimfara, frá skreytingarlistum hefðbundins byggingarlistar til byltingartækni á sviði nýrrar orku, hefur koparnotkun slegið í gegn á öllum sviðum iðnaðar, tækni, líf, læknishjálp og fleira.
Kopar er kjarnaefnið fyrir raforkuflutning og orkubreytingar, með leiðni næst silfri, en kostnaður þess er aðeins 1/100 af silfri, sem gerir hann að ákjósanlegum leiðara fyrir alþjóðleg raforkukerfi.
1. Innviðir raforkukerfis
Meira en 90% af ofur-háspennuflutningslínum heimsins nota kopar eða koparblendileiðara. Í ofur-háspennuverkfræði Kína eru um það bil 8 tonn af koparefni eytt á hvern kílómetra af flutningslínu, sem tryggir að orkutap minnkar í 0,05%/100 km. Á sviði spennubreyta bætir notkun koparvinda skilvirkni búnaðarins í yfir 98%, sem sparar rafmagn sem jafngildir raforkuframleiðslu þriggja gljúfra rafstöðva árlega.
2. Ný orkubylting
Ljósvökvaiðnaður: Silfurmauk einkristallaðra sílikonsólfrumna inniheldur 60% kopar og leiðandi límið sem byggir á kopar bætir umbúðavirkni íhlutanna um 15%.
Árið 2025 mun uppsett raforkugeta á heimsvísu fara yfir 5000GW, sem veldur aukningu á kopareftirspurn um 300000 tonn á ári.
Á sviði vindorku eru innri strengir vindmylluturna á hafi úti hannaðir með koparkjörnum, sem hafa 5 sinnum hærri tæringarþol en álkjarna og lengri endingartíma upp á 25 ár. Vindmylla með eina afkastagetu upp á 15MW þarf 40 tonn af koparefni, sem er 300% meira en 5MW líkanið.
Orkugeymslukerfi: Með því að bæta kopar nanóögnum við jákvæða rafskautsefni litíum-jónarafhlöðna getur það aukið endingu rafhlöðunnar í meira en 8000 sinnum og orkuþéttleika í 350Wh/kg. Tesla Megapack orkugeymslukerfið hefur koparinnihald upp á 2,8 tonn á einingu, sem gerir það að einni stærstu koparnotkunarstöðvum heims.
Frá samþættum hringrásum til skammtatölvu, notkun kopars á sviði rafeindatækni heldur áfram að þrýsta á mörk eðlisfræðinnar.
1. Hálfleiðaraframleiðsla
Samtengingartækni: Í 45nm vinnsluflísum minnkar viðnám kopartenginga um 40% samanborið við ál og seinkun merkjasendingar minnkar um 30%. 3nm ferli TSMC tekur upp sjálf-samstillt fjölmynsturstækni, með 18 lögum af kopartengingum á einni flís og nákvæmni línubreiddar stjórnað innan 2nm.
Pökkunarefni: Í flísumbúðum eykur koparstólpatæknin I/O þéttleikann í 10000/mm², sem er 10 sinnum hærra en hefðbundnar tini blý lóðmálmkúlur. Intel Xeon örgjörvar nota kopar grafen samsett hitakökur með hitaleiðni upp á 1800W/(m · K), sem er 50% hærri en hreinn kopar.
2. Skammtatölvun
IBM skammtatölvan "Osprey" notar ofurleiðandi níóbín títan ál spólur, en 90% tengivíra í lág-hitakælikerfinu nota há-hreinan súrefnisfrían kopar, sem tryggir viðnám sem er minna en 1 × 10 ⁻ 2Ω gráður við -¹73 m. Í Google „Sycamore“ örgjörvanum nær koparundirstaða örbylgjuómunarhola 99,9999% merkjatryggni, sem stuðlar að yfirburði skammtafræðinnar.
Kopar gegnir mikilvægu hlutverki í léttvigt og rafvæðingu flutningabifreiða.
1. Nýtt orkutæki
Mótorkerfi: Tesla Model 3 samstilltur mótor með varanlegum segull samþykkir kopar snúningstækni, sem bætir skilvirkni um 8% og dregur úr þyngd um 15% miðað við hefðbundna ósamstillta mótora. Í átta í einu rafdrifskerfi BYD e-pallsins 3.0, nær notkunarhlutfall koparflatvírmótorraufa 78% og aflþéttleiki fer yfir 6kW/kg.
Hleðsluaðstaða: Fyrsti 800V háspennu-hraðhleðslupallur heims notar koparblendisnertitæki, sem hafa þrisvar sinnum hærra rofþol en silfurtenglar og endingartíma allt að milljón sinnum. Koparinnihald eins Tesla V4 forhleðslubunka nær 45 kg, sem er 20% aukning miðað við V3 útgáfuna.
2. Aerospace
Vélaríhlutir: GE9X véltúrbínublöðin eru úr koparundirstaða há-hita málmblöndu, með vinnuhitastig upp á 1150 gráður, sem er 50 gráður hærra en fyrri kynslóðar efni. Eldsneytiskerfisleiðslur Airbus A350XWB eru úr títan kopar samsettu efni, sem hefur 10 sinnum meiri tæringarþol enHreint koparduftog minnkar þyngd um 40%.
Gervihnattatækni: Beidou-3 gervihnötturinn notar loftnet úr koparníóbín títan lögun minni álfelgur, með aflögunarhraða upp á 99,99% í erfiðu umhverfi á bilinu -180 gráður til 120 gráður, sem tryggir nákvæmni merkjasendingar.
Veðurþol og fagurfræðilegt gildi kopars gera það að eilífu efni á sviði byggingarlistar.
1. Tímamótabygging
Shanghai Center Building: Ytri fortjaldsveggurinn er gerður úr kopar sink álplötu, sem hefur myndað einstakt „kopargrænt“ hlífðarlag eftir 15 ára náttúrulega oxun. Endurspeglunin hefur lækkað úr 85% í 60%, sem gerir sér grein fyrir einingu þess að byggja orkusparnað og listræn áhrif.
"Paper Bag Building" við Tækniháskólann í Sydney: Ytri framhliðin notar 32000 gataðar koparplötur og kraftmikil ljós- og skuggaáhrif myndast í gegnum parametríska hönnun. Skilvirkni náttúrulegrar lýsingar innanhúss er aukin um 40% og hún hefur fengið LEED Platinum vottun.
2. Menningararfur
Koparhlutir í næringarsal Hallasafnsins: Kopargyllti gyllti hliðarhringurinn sem steyptur var á Qianlong tímabilinu var gerður með týndu vaxaðferðinni, með yfirborðsgylltu lagþykktinni 0,2 mm. Eftir 300 ár heldur það enn 95% heilindum.
Louvre pýramídi: Koparbygging úr gleri hannað af IM Pei, með kopargrind úr 316L ryðfríu stáli sem er húðað með kopar, sem nær hæsta stigi tæringarþols samkvæmt ISO 9227 staðli og 20 ára viðhaldsferil.
Bakteríudrepandi eiginleikar og lífsamrýmanleiki kopars knýr nýstárlega notkun þess á læknisfræðilegu sviði.
1. Bakteríudrepandi efni
Sýkingavarnir á sjúkrahúsum: Mayo Clinic í Bandaríkjunum notar hurðarhandföng úr koparblendi, sem dregur úr fjölda yfirborðsbaktería um 99,7% samanborið við ryðfríu stáli og lækkar sýkingartíðni sjúkrahússins um 22%. Aðstoð Kína við að byggja ebólumeðferðarstöðvar í Afríku nýtir lækningatæki úr koparblendi að fullu, með krosssýkingartíðni undir 0,3%.
Textílnotkun: Koparjónatrefjaefnið hefur 99,99% hömlun á Staphylococcus aureus og er notað til að búa til lækningavörur eins og skurðaðgerðarfatnað og grímur til að tryggja öryggi sjúkraliða meðan á COVID-19 faraldri stendur.
2. Krabbameinsmeðferð
Koparflókin lyf: Cisplatin koparkomplex (Cu Pt) getur aukið frumuddugunartíðni brjóstakrabbameinsfrumna í 85% með því að eyðileggja æxlisfrumu DNA tópóísómerasa, sem er 30 prósentum hærra en hefðbundin krabbameinslyfjalyf.
Nanótækni: Koparoxíð nanóagnir (CuO NPs) í ljóshitameðferð geta hækkað hitastig æxlissvæðisins í 52 gráður undir 808nm leysigeislun og náð nákvæmri eyðingu.
Styrkur og slitþol koparblendis styðja við þróun háþróaðs-framleiðsluiðnaðar.
1. Myglaframleiðsla
Steypumót: H13 stál undirlagsyfirborð úðað með koparundirstaða málmblendihúð getur aukið endingartíma mótsins úr 50000 sinnum í 200000 sinnum, notað í Tesla samþættri mótsteypuframleiðslu.
Plastmót: Beryllíum koparblendi (C17200) hefur hitaleiðni 105W/(m · K), sem er 5 sinnum hærra en P20 mótstál og styttir innspýtingarferlið um 30%. Það er notað við framleiðslu á Apple iPhone hulsum.
2. Legutækni
Háhraða járnbrautaráskassa legur: Með því að nota koparundirstaða duftmálmvinnsluhaldar er núningsstuðullinn stöðugur undir 0,002 við aksturshraða 350 km/klst, sem lengir endingartímann um þrisvar sinnum samanborið við hefðbundna stálhaldara.
Aðalás legur vindmyllu:Hreint kopardufttækni til að meðhöndla kolefni úr nikkelblendi gerir kleift að endingartíma snertiþreytu leganna fari yfir 1 × 10 ⁷ snúninga á mínútu, sem styður við stöðugan rekstur 15MW vindmyllu á hafi úti.
Kopar sýnir einstakt gildi í mengunarvarnir og endurvinnslu auðlinda.
1. Vatnsmeðferðartækni
Fjarlæging þungmálma: Koparoxíð nanóagnir hafa aðsogsgetu upp á 256mg/g fyrir blýjónir í vatni, sem er 10 sinnum hærra en virkt kolefni. Þeir eru notaðir til að varna þungmálmamengun í Yangtze-ánni.
Ljóshvata niðurbrot: Undir sýnilegu ljósi getur Cu ₂ O/TiO ₂ samsettur hvati gert það að verkum að steinefnamyndunarhraði lífrænna mengunarefna nær 90%, sem er notað fyrir Taihu Lake Lake cyanobacteria meðferðarverkefnið.
2. Endurvinnsla úrgangs
Þróun námuvinnslu í þéttbýli: Kína endurvinnir um það bil 2 milljónir tonna af koparúrgangi árlega, sem jafngildir því að draga úr koparnámu um 30 milljónir tonna og lækka kolefnislosun um 120 milljónir tonna.
Framleiðsla með lokuðum lykkjum: Apple notar Daisy vélmenni til að taka iPhone í sundur, með því að ná koparbatahlutfalli upp á 98%, til framleiðslu á MacBook hyljum, sem myndar "hönnunarnotkun endurvinnslu" lykkju.
maq per Qat: hreint koparduft cas 7440-50-8, birgja, framleiðendur, verksmiðja, heildsölu, kaupa, verð, magn, til sölu